(57)【要約】【課題】燃料電池の運転中においても、イオン交換樹脂を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で容易に切り換えることができるイオン交換装置を提供する。【解決手段】イオン交換装置１８のケース本体１９の内部に粒子状の多数のイオン交換樹脂２１を収容する。ケース本体１９の外周面にプラスの電極端子２５と、マイナスの電極端子２６を設ける。導線２７に接続された電磁スイッチ２９をオンすることにより直流電源２８から直流電流を前記ケース本体１９に供給し、ケース本体１９を帯電させて、ケース本体１９内の交換効率重視の状態のイオン交換樹脂２１を、ケース本体１９の内周面側に静電吸引力により引き寄せ、低圧力損失重視の状態に切り換える。【選択図】図２
2010017667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムに用いられ、流体の流入口及び流出口が形成されたケースの内部にイオン交換樹脂を移動可能に収容したイオン交換装置であって、
前記イオン交換樹脂を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で切り換えるための状態切換手段を設けたことを特徴とするイオン交換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ケースは導電材料により導電ケースとして形成され、前記状態切換手段は、前記導電ケースに直流電流を供給することが可能なスイッチを有する直流電流供給装置を備え、前記導電ケースに直流電流を供給することにより該導電ケースを帯電させて、予め帯電されたイオン交換樹脂を、帯電された前記導電ケースの静電吸引力により前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えるように構成したことを特徴とするイオン交換装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ケースの外周面には、導電材料により形成された導電体が装着され、前記状態切換手段は、前記導電体に直流電流を供給することが可能なスイッチを有する直流電流供給装置を備え、前記導電体に直流電流を供給することにより該導電体を帯電させて、予め帯電されたイオン交換樹脂を、帯電された前記導電体の静電吸引力により前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えるように構成したことを特徴とするイオン交換装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記直流電流供給装置は前記ケース又は電極に供給する直流電流の高低を調節する電流調節手段を備えていることを特徴とするイオン交換装置。
【請求項５】
請求項１において、前記ケースの外部又は内部には、電磁石が配設され、前記イオン交換樹脂には磁性体又は永久磁石が埋設され、前記電磁石の作動により前記イオン交換樹脂が電磁石側に吸着されて、イオン交換樹脂が前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えられるように構成したことを特徴とするイオン交換装置。
【請求項６】
請求項１において、前記イオン交換樹脂は、網製のカートリッジに収容され、前記ケースに装着された状態切換手段により前記カートリッジが前記交換効率重視の状態と低圧力損失重視の状態との間で切り換えられるように構成したことを特徴とするイオン交換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、イオン交換装置に接続された配管には、該配管を流れる流体の導電率を計測する導電率センサが設けられ、該導電率センサから出力された導電率の測定データは、制御コントローラに入力され、該制御コントローラにより測定データが設定値を超えたか否かが判定され、測定データが設定値を超えた場合に、前記状態切換手段が作動されて、イオン交換樹脂が交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えられるように構成されていることを特徴とするイオン交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムの燃料電池に用いられるイオン交換装置に係り、詳しくは燃料電池の冷却システムや純水加湿システム等において、冷却液や純水に溶出された不純物イオンを除去するためのイオン交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいては、燃料電池内に多数枚積層された発電セルにより水素ガスと酸素ガスとが反応して発電が行われると、発電セルが熱を発生する。これを放置すると、発電セルが過熱されて発電不能となる。このため、燃料電池には発電時に発電セルを冷却するために一般的に冷却液方式の冷却システムが備えられている。この冷却システムとして、特許文献１に開示されたものが提案されている。この冷却システムを図１１に基づいて説明すると、燃料電池１１には冷却液をポンプ１３により循環させる循環配管１２が接続されている。前記ポンプ１３の上流側の循環配管１２には、熱交換器１４が接続されている。この熱交換器１４はラジエータ１５と、ラジエータ１５に空気を吹き付けるための送風ファン１６とにより構成されている。
【０００３】
前記冷却液として水にエチレングリコール（不凍液）を含有したＬＬＣ（ロングライフクーラント）が用いられている。発電時に前記ポンプ１３が駆動されて燃料電池１１の内部に冷却液が供給されると、発電セルから生じる熱と、冷却液の熱との温度差により熱交換されて燃料電池１１の発電セルが冷却される。このとき、冷却液の中に含まれるエチレングリコールが加熱分解されて、ギ酸が生成され、このギ酸によりマイナスの不純物イオンが生成される。又、ギ酸により冷却液の循環通路の内面が腐蝕されると、プラスの不純物イオンも生成される。このようにして、冷却液にはマイナスとプラスの不純物イオンが混在することになる。この不純物イオンは電荷をもっているので、冷却液に含まれる不純物イオンの濃度が高くなるほど、冷却液の電気伝導度が高くなり、燃料電池１１で発電された電気が冷却液を媒体として外部に漏洩する虞がある。
【０００４】
上記の課題に対処するため、特許文献１においては、前記循環配管１２に対し前記ラジエータ１５と並列にバイパス配管１７が接続されている。このバイパス配管１７には冷却液に含まれる不純物イオンを吸着除去するためのイオン交換樹脂を内蔵したイオン交換フィルタ１８Ａが接続されている。そして、イオン交換樹脂により不純物イオンを吸着除去して冷却液の導電率（電気伝導度）が高くならないようになっている。
【０００５】
又、特許文献１のイオン交換フィルタ１８Ａには、次のような工夫も施されている。すなわち、冷却液の流入口と流出口を有するケースの内部に組み込まれるイオン交換樹脂を収容したカートリッジとして、イオン交換効率が高い交換効率重視のカートリッジと、圧力損失が低い低圧力損失重視のカートリッジとを２種類用意する。そして、燃料電池システムの低負荷運転又は高負荷運転に応じて、前記カートリッジを交換することにより最適なイオン交換フィルタを得ることができるようになっている。
【０００６】
さらに、特許文献１の燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックの固体電解質膜（イオン交換膜）を加湿する加湿システムも設けられている。この加湿システムでは、純水タンクから純水をポンプで吸い上げ、純水をイオン交換フィルタを通過させて純水に溶出されている不純物イオンを除去して純水の導電率を下げ、燃料電池スタックに供給し、内部のイオン交換膜を加湿する。上記のイオン交換フィルタも前述した２種類のカートリッジが交換可能に構成されている。
【特許文献１】特開２００５−１６１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記従来のイオン交換フィルタ１８Ａは、ケース本体に取り付けられている蓋部をボルトを外すことにより取り外して、ケース本体の内部のカートリッジを交換する必要があるので、カートリッジの交換作業が非常に面倒であるという問題があった。又、燃料電池の運転中にはイオン交換フィルタ１８Ａのカートリッジの交換ができないので、燃料電池の運転中に、イオン交換樹脂の状態を、イオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低い低圧力損失重視の状態との間で切り換えることができないという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、燃料電池の運転中においても、イオン交換樹脂の状態を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で容易に切り換えることができるイオン交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料電池システムに用いられ、流体の流入口及び流出口が形成されたケースの内部にイオン交換樹脂を移動可能に収容したイオン交換装置であって、前記イオン交換樹脂を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で切り換えるための状態切換手段を設けたことを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ケースは導電材料により導電ケースとして形成され、前記状態切換手段は、前記導電ケースに直流電流を供給することが可能なスイッチを有する直流電流供給装置を備え、前記導電ケースに直流電流を供給することにより該導電ケースを帯電させて、予め帯電されたイオン交換樹脂を、帯電された前記導電ケースの静電吸引力により前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えるように構成したことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記ケースの外周面には、導電材料により形成された導電体が装着され、前記状態切換手段は、前記導電体に直流電流を供給することが可能なスイッチを有する直流電流供給装置を備え、前記導電体に直流電流を供給することにより該導電体を帯電させて、予め帯電されたイオン交換樹脂を、帯電された前記導電体の静電吸引力により前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えるように構成したことを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記直流電流供給装置は前記ケース又は電極に供給する直流電流の高低を調節する電流調節手段を備えていることを要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１において、前記ケースの外部又は内部には、電磁石が配設され、前記イオン交換樹脂には磁性体又は永久磁石が埋設され、前記電磁石の作動により前記イオン交換樹脂が電磁石側に吸着されて、イオン交換樹脂が前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えられるように構成したことを要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１において、前記イオン交換樹脂は、網製のカートリッジに収容され、前記ケースに装着された状態切換手段により前記カートリッジが前記交換効率重視の状態と低圧力損失重視の状態との間で切り換えられるように構成したことを要旨とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、イオン交換装置に接続された配管には、該配管を流れる流体の導電率を計測する導電率センサが設けられ、該導電率センサから出力された導電率の測定データは、制御コントローラに入力され、該制御コントローラにより測定データが設定値を超えたか否かが判定され、測定データが設定値を超えた場合に、前記状態切換手段が作動されて、イオン交換樹脂が交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えられるように構成されていることを要旨とする。
【００１６】
（作用）
この発明は、状態切換手段によりケースに収容されたイオン交換樹脂の状態が、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で切り換えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池の停止中あるいは運転中においても、状態切換手段によりケースに収容されたイオン交換樹脂の状態を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で容易に切り換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を電気自動車の燃料電池の冷却システムのイオン交換装置として具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示す燃料電池１１の内部には図示しないが燃料極、酸化剤極及び両極間に介在された固体電解質膜により構成された発電セルが多層に積層されている。前記燃料極側には、水素ガスを燃料として供給するための水素ガス供給系（図示しない）が接続されている。前記酸化剤極側には、酸化剤として酸素ガスを含む空気を供給するための空気供給系（図示しない）が接続されている。そして、燃料電池１１内の各発電セルに供給された水素ガスと酸素ガスとが化学的に反応して発電が行われるようになっている。
【００１９】
前記燃料電池１１には発電が行われている状態で、該燃料電池１１の発電セルの冷却を行う流体としての冷却液をポンプ１３により循環させる循環配管１２が接続されている。この実施形態では、前記冷却液として水にエチレングリコールを含有させたＬＬＣ（ロングライフクーラント）が用いられている。前記ポンプ１３の上流側の循環配管１２には、前記燃料電池１１内で発電セルの冷却に用いられ、熱交換により加熱された高温の冷却液を冷却するための熱交換器１４が接続されている。この熱交換器１４は循環配管１２に接続されたラジエータ１５と、ラジエータ１５に空気を吹き付けて高温の冷却液を冷却するための送風ファン１６とにより構成されている。この実施形態では、前記ラジエータ１５及び送風ファン１６は、電気自動車の例えば走行用モータ或いは各種の制御機器等が発生する熱を熱交換により冷却するための冷却回路に用いられているラジエータに並設されている。
【００２０】
前記ポンプ１３が駆動されて燃料電池１１内の発電セルに冷却液が供給され、燃料電池１１の冷却が行われると、背景技術でも述べたように、冷却液の中に含まれるエチレングリコールが加熱分解される。すると、最終的に冷却液内にはマイナスの不純物イオンとプラスの不純物イオンとが溶出されることになる。この不純物イオンは電荷をもっているので、この不純物イオンにより冷却液としての導電率が高くなり、燃料電池１１で発電された電気が冷却液を通して外部に漏洩する虞がある。このため、前記循環配管１２に対し前記ポンプ１３と並列にバイパス配管１７が接続されている。このバイパス配管１７には冷却液に含まれる不純物イオンを吸着除去するためのイオン交換装置１８が接続されている。
【００２１】
上記イオン交換装置１８は、図２に示すように底板に冷却液の流入口１９ａを有する有底円筒状の導電ケースとしてのケース本体１９と、該ケース本体１９の上部開口に取り外し可能に螺合され、かつ冷却液の流出口２０ａを有する蓋板２０と、ケース本体１９の内部に収容された無数の粒子状のイオン交換樹脂２１とを備えている。前記ケース本体１９の底部及び上部にはイオン交換樹脂２１の粒子径よりも小さい網目の流出防止網２２，２３が収容され、前記イオン交換樹脂２１がケース本体１９から外部に流出しないようになっている。前記イオン交換樹脂２１として、マイナスのイオンを吸着するアニオンタイプのものと、プラスのイオンを吸着するカチオンタイプのものとが混在するように収容されている。
【００２２】
この実施形態では、イオン交換樹脂２１は粒径が例えば６００μ程度の球形に成形されている。そして、前記ケース本体１９の全容積をＶ１、イオン交換樹脂２１の全体積をＶ２、前記全容積Ｖ１から前記全体積Ｖ２を減算した空隙の容積をＶ３とすると、以下の式で表されるように空隙率εの範囲が５０〜７０％に設定されている。
【００２３】
ε＝{ Ｖ３／（Ｖ１−Ｖ２）} ×１００
前記イオン交換装置１８の上流側のバイパス配管１７には絞り２４が接続されている。この絞り２４により循環配管１２からイオン交換装置１８に導かれる冷却液の単位時間当たりの流量が、循環配管１２内を流れる冷却液の流量に対し所定量（例えば５％）に制限されるようになっている。
【００２４】
次に、この実施形態の要部構成について詳細に説明する。
図２に示すように、前記イオン交換装置１８の前記ケース本体１９は、例えば銅、アルミニウム等の低抵抗の導電材料により形成されている。該ケース本体１９の外周面には、二つの電極端子２５，２６がケース本体１９を挟んで図３に示すように互いに対向するように取り付けられている。電極端子２５，２６には導線２７が接続され、蓄電池等の直流電源２８から直流電流を両電極端子２５，２６を介して前記ケース本体１９に供給することができるようにしている。前記導線２７には電磁スイッチ２９が接続されている。前記導線２７には前記ケース本体１９に供給される直流電流の高低を変更するための電流調節手段としての可変抵抗器よりなる電流調整器３０が接続されている。そして、前記電磁スイッチ２９をオンすることにより直流電源２８から前記ケース本体１９に直流電流を供給して前記ケース本体１９を帯電させることができるようにしている。この実施形態では、前記電極端子２５，２６、導線２７、直流電源２８及び電磁スイッチ２９等によりケース本体１９に直流電流を供給する直流電流供給装置が構成されている。
【００２５】
前記イオン交換樹脂２１のうちカチオンタイプのものは、スチレンとジビニルベンゼンが反応して生成され、スルホン酸基としてＳＯ３−が存在する。通常はスルホン酸基にプラスの水素イオンが付いているが、同イオンが付いていないスルホン酸基も存在する。このため、カチオンタイプのものは通常の状態である程度帯電されている。なお、イオン交換樹脂２１のアニオンタイプのものもカチオンタイプのものと同様に通常の状態で帯電されている。
【００２６】
前記電磁スイッチ２９がオフされ、前記ケース本体１９の非帯電状態では、図２及び図３に示すように無数のイオン交換樹脂２１がケース本体１９内全域に分散された状態、つまり冷却液がケース本体１９内を通過する際の圧力損失が高く、かつイオンの交換効率が高い交換効率重視の状態に保持されている。そして、前記電磁スイッチ２９がオンされると、ケース本体１９に直流電流が供給されて、ケース本体１９が帯電される。この帯電状態のケース本体１９の内周面側に通常の状態で帯電している前記イオン交換樹脂２１のアニオンタイプのものとカチオンタイプのものとが静電吸引力により吸着される。具体的には、図４に示すようにプラスに帯電されている右側のケース本体１９の壁面にマイナスに帯電されているアニオンタイプのイオン交換樹脂２１が吸着され、マイナスに帯電されている左側のケース本体１９の壁面にプラスに帯電されているカチオンタイプのイオン交換樹脂２１が吸着される。このため、アニオンタイプのイオン交換樹脂２１と、カチオンタイプのイオン交換樹脂２１との間に冷却液が素通りできる通路Ｔが形成され、冷却液がケース本体１９内を通過する際の圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態に切り換えられる。
【００２７】
図１に示すように、前記熱交換器１４よりも下流側の前記循環配管１２には、冷却液の導電率を測定するための導電率センサ３１が設けられている。該導電率センサ３１により測定された導電率の測定データは、コンピュータを備えた制御コントローラ３２に伝送されるようになっている。そして、制御コントローラ３２により前記導電率の測定値が設定値を超えたか否かが判断され、測定値のデータが設定値を超えたと判断された場合に、制御コントローラ３２から前記電磁スイッチ２９にオン信号が出力され、イオン交換樹脂２１が前記交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えられるようになっている。
【００２８】
前記制御コントローラ３２は、前記電流調整器３０に制御信号を送信するようになっている。そして、前記電磁スイッチ２９がオンされた状態において、制御コントローラ３２によって燃料電池システムの運転負荷( 例えば発電電力) の程度が判定され、高い運転負荷の状態にあっても、その負荷の程度に応じて、ケース本体１９に供給する直流電流の高低を変更するようにしている。
【００２９】
なお、前記導電率センサ３１による測定値は前記送風ファン１６の回転速度を制御するためにも用いられ、冷却液の導電率が高くなると、送風ファン１６の回転速度が速められ、冷却液の冷却機能が高められる。
【００３０】
図示しないが、燃料電池１１には発電セルの固体電解質膜（イオン交換膜）を加湿する加湿システムも設けられている。この加湿システムでは、純水タンクから純水をポンプで吸い上げ、純水をイオン交換装置を通過させて純水に溶出されている不純物イオンを除去して純水の導電率を下げ、燃料電池スタックに供給し、内部のイオン交換膜を加湿する。上記のイオン交換装置としても図２に示す状態切換手段が設けられている。
【００３１】
次に、前記のように構成した燃料電池１１の冷却システムの動作について説明する。
図１において、イオン交換装置１８のイオン交換樹脂２１が図２及び図３に示すように交換効率重視の状態に切り換えられた状態で、燃料電池１１が起動されると、燃料電池１１に供給された水素ガスと酸素ガスが反応して発電が行われる。発電された直流電流は、インバータにより交流電流に変換され、電気自動車の走行用のモータの駆動に用いられる。
【００３２】
一方、冷却システムのポンプ１３が起動されると、循環配管１２内の冷却液が図１の矢印方向に循環され、熱交換器１４によって冷却された冷却液が燃料電池１１内に供給され、燃料電池１１の発電により生じた熱が冷却液により吸熱されて、燃料電池１１が冷却される。吸熱して高温となった冷却液は再び熱交換器１４により冷却されて、燃料電池１１の冷却に再利用される。
【００３３】
循環配管１２内の冷却液は燃料電池１１内の発電セルが発生する熱により加熱されることになるので、該冷却液に含まれるエチレングリコールが加熱分解されて不純物イオンが生成される。この不純物イオンを含んだ循環配管１２内の冷却液の一部がバイパス配管１７及び絞り２４から図２に示すようにイオン交換装置１８の下部の流入口１９ａからケース本体１９内部に流入する。該ケース本体１９内の冷却液は、ケース本体１９の上方に流動し、上部の流出口２０ａからバイパス配管１７を通して循環配管１２に導かれる。イオン交換装置１８内のアニオン及びカチオンタイプのイオン交換樹脂２１によりマイナス及びプラスの不純物イオンが吸着除去される。  
【００３４】
一方、前記導電率センサ３１により測定された冷却液の導電率は、制御コントローラ３２により常時監視される。自動車がアイドリング状態や低速走行状態では、燃料電池システムの運転も低負荷であるため、燃料電池１１の発電能力は低く、冷却システムの冷却液の導電率の上昇も低い。一方、自動車が高速走行に切り換えられると、燃料電池システムが高負荷で運転されて、燃料電池１１内の発電により冷却液の導電率が上昇す。このため、導電率センサ３１による測定値が設定値を超えるので、制御コントローラ３２から切換信号が電磁スイッチ２９に出力される。そして、直流電源２８から直流電流がケース本体１９に供給されて、ケース本体１９が帯電される。従って、前述したように図４に示すプラスに帯電されている右側のケース本体１９の壁面にマイナスに帯電されているアニオンタイプのイオン交換樹脂２１が吸着され、マイナスに帯電されている左側のケース本体１９の壁面にプラスに帯電されているカチオンタイプのイオン交換樹脂２１が吸着される。このため、ケース本体１９の中央部に冷却液が素通りできる通路Ｔが形成される。このようにして、イオン交換樹脂２１がケース本体１９内を流れる冷却液の圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態に切り換えられる。従って、ケース本体１９内を流れる冷却液の圧力損失が低減され、高負荷運転時のポンプ１３の負荷が軽減される。
【００３５】
自動車が高速走行から低速走行に切り換えられると、燃料電池システムの負荷も低くなるので、冷却液の導電率も下がり、導電率センサ３１からの測定値が低下し、制御コントローラ３２から電磁スイッチ２９にオフ信号が出力される。このため、ケース本体１９への直流電流の供給が停止されて、ケース本体１９が非帯電状態となり、イオン交換装置１８のイオン交換樹脂２１が図４に示す低圧力損失重視の状態から図２及び図３に示す交換効率重視の状態に切り換えられる。
【００３６】
上記実施形態の燃料電池の冷却システムによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記イオン交換装置１８のケース本体１９に直流電流を供給して、該ケース本体１９を帯電することができるようにした。このため、元来帯電している無数のイオン交換樹脂２１をケース本体１９の内周面側に静電吸引力により引き寄せて、図２及び図３に示す交換効率重視の状態から図４に示す低圧力損失重視の状態に変化することができ、ケース本体１９の内部に冷却液が素通りする通路Ｔを形成することができる。従って、イオン交換樹脂２１がケース本体１９内を流れる冷却液の圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態に容易に切り換えられる。この結果、燃料電池システムの発電電力が高く、冷却システムの冷却の能力を高めたい場合に、ポンプ１３に対する負荷が軽減される。
【００３７】
（２）上記実施形態では、燃料電池システムが高負荷運転されて、図４に示すように、イオン交換樹脂２１が低圧力損失重視の状態に切り換えられた状態においても前記通路Ｔ内を流れる冷却液が一部のイオン交換樹脂２１と接触されるので、冷却液に含まれる不純物イオンの一部がイオン交換樹脂２１により除去される。
【００３８】
（３）上記実施形態では、ケース本体１９を帯電させ、元来帯電しているイオン交換樹脂２１を静電吸引力により吸引するようにしたので、既製のイオン交換樹脂２１をそのまま用いることができ、イオン交換樹脂２１の製造を容易に行うことができる。
【００３９】
（４）上記実施形態では、制御コントローラ３２によって燃料電池システムの高運負荷運転においても、その負荷の程度により電流調整器３０を制御して、ケース本体１９に供給する直流電流の高低を変化するようにした。このため、ケース本体１９の内周面側に静電吸引力によって引き寄せられるイオン交換樹脂２１の移動量を調整し、低圧力損失重視の状態においても、例えば高負荷運転の程度が低い場合には、図５に示すようにケース本体１９側に静電吸引力により移動されるイオン交換樹脂２１の移動量を少なくして、イオン交換効率を比較的高くし、高負荷運転の負荷の程度に応じた適正なイオン交換効率に設定することができる。
【００４０】
（５）上記実施形態では、循環配管１２にバイパス配管１７を並列に接続し、このバイパス配管１７にイオン交換装置１８を接続し、一部の冷却液を前記イオン交換装置１８に導くようにした。このため、循環配管１２にイオン交換装置１８を直列に接続するのと比較して、ポンプ１３の負荷を低減することができる。
【００４１】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示すように、前記ケース本体１９の外周面に対し、鉄心３５とコイル３６により形成された電磁石３７を装着する。一方、図７（ａ）に示すようにイオン交換樹脂２１の中心部にＳＵＳ（ステンレス鋼）、フェライト等の磁性体３８を埋設してもよい。前記磁性体３８に代えて永久磁石を用いてもよい。この実施形態においては、前記電磁スイッチ２９がオンされ、電磁石３７が作動されると、発生する磁力により前記イオン交換樹脂２１が電磁石３７側に吸着され、イオン交換樹脂２１が交換効率重視の状態から低圧力損失重視の状態に切り換えられる。
【００４２】
ＳＵＳ、フェライトは、イオン交換樹脂２１を劣化させないので、図７（ａ）に示すようにそのままイオン交換樹脂２１に埋設したが、イオン交換樹脂２１を劣化させる鉄等の磁性体３８は、図７（ｂ）に示すように例えばポリプロピレン等の樹脂や金、白金等によりコーティングして保護層３９を形成し、これをイオン交換樹脂２１に埋設するのが望ましい。
【００４３】
・図８に示すように、ケース本体１９の内部に電磁石３７を収容してもよい。この実施形態においては、電磁石３７が励磁されると、該電磁石３７にイオン交換樹脂２１が吸着されて、ケース本体１９の内周面とイオン交換樹脂２１との間に冷却液の通路が形成され、低圧力損失重視の状態となる。図８において、前記電磁石３７をケース本体１９の内周面側に収容してもよい。
【００４４】
・図９に示すように、前記イオン交換樹脂２１の粒径よりも小径の多数の孔を形成した収容ケース４１にイオン交換樹脂２１を収容するとともに、該収容ケース４１をケース本体１９の内部に収容し、図１０に示すように支持軸４２により回動可能に支持する。そして、前記収容ケース４１の位置を、状態切換手段としての電磁ソレノイド４３により所定の角度範囲内で切り換えるようにしてもよい。
【００４５】
図９に実線で示す収容ケース４１は、ケース本体１９の通路が収容ケース４１によって塞がれていて、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態となっている。前記電磁ソレノイド４３が作動されると、図９に鎖線で示すように収容ケース４１とケース本体１９の内周面との間に冷却液が素通りできる通路が形成されて、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態に切り換えられる。
【００４６】
・図示しないが、前記イオン交換樹脂２１として図７（ａ）又は（ｂ）に示すものを用いるとともに、ケース本体１９の外周面に永久磁石を脱着可能なブラケットを設けるようにしてもよい。この場合には、ケース本体１９に永久磁石を取り付けると、ケース本体１９の内周面にイオン交換樹脂２１が吸着されて、イオン交換樹脂２１が圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態に切り換えられる。
【００４７】
・図示しないが、図２に示す前記ケース本体１９の外周面に対し、導電体としての円筒状の導電筒を嵌装し、該導電筒に前記電極端子２５，２６を接続するようにしてもよい。又、前記導電筒を例えば半円筒状に形成してもよい。
【００４８】
・前記イオン交換樹脂２１として、アニオンタイプのもののみを用いたり、カチオンタイプのもののみを用いたりしてもよい。
・前記電磁スイッチ２９を手動スイッチに変更してもよい。この場合には、燃料電池システムの運転の負荷に応じて、手動スイッチによりイオン交換樹脂２１の状態を前記交換効率重視の状態と低圧力損失重視の状態との間で切り換える。
【００４９】
・前記実施形態では、電気自動車の燃料電池システムに具体化したが、生産工場、一般家庭の発電用の燃料電池システムの冷却システムに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の燃料電池の冷却システムを具体化した１実施形態を示す略体回路図。
【図２】イオン交換装置の交換効率重視の状態の縦断面図。
【図３】イオン交換装置の交換効率重視の状態の横断面図。
【図４】イオン交換装置の低圧力損失重視の状態の縦断面図。
【図５】イオン交換装置の低圧力損失重視の状態の縦断面図。
【図６】この発明の別の実施形態を示すイオン交換装置の交換効率重視の状態の縦断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、イオン交換樹脂の説明図。
【図８】この発明の別の実施形態を示すイオン交換装置の交換効率重視の状態の縦断面図。
【図９】この発明の別の実施形態を示すイオン交換装置の交換効率重視の状態の縦断面図。
【図１０】図９のイオン交換装置の横断面図。
【図１１】従来の燃料電池の冷却システムの略体回路図。
【符号の説明】
【００５１】
１８…イオン交換装置、１９…導電ケースとしてのケース本体、１９ａ…流入口、２０ａ…流出口、２１…イオン交換樹脂、３１…導電率センサ、３２…制御コントローラ、３７…電磁石、３８…磁性体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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